Zavedenie
Jednotka na separáciu vzduchu je dôležitým podporným vybavením v modernej priemyselnej výrobe. Jeho hlavnou funkciou je oddelenie dusíka, kyslíka a ďalších komponentov vo vzduchu a ich premenu na plynné alebo kvapalné formy s vysokou čistotou. Všeobecne sa používa v chemickom priemysle, metalurgii, biofarmaceutikách a iných oblastiach. S rýchlym rozvojom priemyselných technológií sa rozsah aplikácie jednotky oddelenia vzduchu neustále rozširuje a výber toku procesu sa stal dôležitým problémom, ktorým čelí chemické podniky. Cieľom tohto dokumentu je preskúmať výhody a nevýhody rôznych metód separácie vzduchu a poskytnúť podnikom vedecký základ pre výber toku procesov na základe skutočných potrieb.
Dôležitosť toku procesu jednotky na separáciu vzduchu
Pri chemickej produkcii sú vysokokvalitné kyslík a dusík kľúčové procesné suroviny. Napríklad dusík sa často používa ako ochranný plyn, náhradný plyn a bezpečnostný plyn a jeho čistota priamo ovplyvňuje účinnosť výroby a kvalitu produktu. Procesný tok zariadení na oddelenie vzduchu je však rôzny a ako zvoliť najlepšie riešenie sa stalo hlavným problémom pre podniky.
Pri výbere toku procesu musia podniky komplexne zvážiť tieto faktory:
Bezpečnosť: Tok procesu musí mať vysokú spoľahlivosť, aby sa zaistila bezpečnosť výroby.
Ekonomické výhody: Investičné náklady a prevádzková spotreba energie sa musia kontrolovať v primeranom rozsahu.
Kvalita produktu: Spĺňajú požiadavky zákazníkov na čistotu a výstupy plynu.
Ochrana životného prostredia: Znížte spotrebu energie a znečistenie životného prostredia.
Klasifikácia metód separácie vzduchu
3.1 Metóda oddelenia vzduchu kryogénneho vzduchu
Kryogénna separácia vzduchu (kryogénna destilácia) je technológia, ktorú používajú chemické spoločnosti. Jeho princípom je kondenzovať vzduch do kvapaliny a použiť rozdiel v bodoch varu rôznych komponentov plynu na oddelenie plynu s vysokou čistotou destiláciou.
Výhody:
Čistota produktu je vysoká a proces je zrelý a spoľahlivý.
Vhodné pre rozsiahlu výrobu.
Nevýhody:
Tok procesu je zložitý a investičné náklady sú vysoké.
Spotreba energie je veľká a vyžadujú sa vybavenie, ako sú expandéry.
Podľa pracovného tlaku je možné kryogénnu destiláciu rozdeliť na tri typy: nízky tlak, stredný tlak a vysoký tlak. Medzi nimi má nízkotlakový proces nízku spotrebu energie a je prvou voľbou pre moderné chemické podniky. Okrem toho sú metódy kompresie produktu rozdelené na vnútornú kompresiu a vonkajšiu kompresiu. Vnútorná kompresia je bezpečnejšia, ale stabilita systému kryogénneho kvapaliny je rozhodujúca pre prevádzku zariadenia.
3.2 Metóda separácie membrány
Technológia separácie membrány využíva selektívne charakteristiky permeability semiperpermerbilných membrán na dosiahnutie separácie plynu prostredníctvom rozdielu tlaku.
Výhody:
Jednoduché zariadenie, ľahká prevádzka a nízka spotreba energie.
Vhodný pre malé a stredné podniky.
Nevýhody:
Čistota produktu je nízka (zvyčajne menej ako 99%).
Vhodné pre oblasti s nízkymi požiadavkami na čistotu.
3.3 Metóda separácie adsorpcie tlaku
Adsorpcia tlakového výkyvu (PSA) dosahuje separáciu plynu adsorpciou a desorpciou adsorbentov molekulárneho sita pri rôznych tlakoch.
Výhody:
Jednoduchý prietok procesu a vysoký stupeň automatizácie.
Nízke prevádzkové náklady, vhodné pre potreby neustáleho dodávania kyslíka.
Nevýhody:
Je ťažké získať produkty s vysokou čistotou.
Kapacita zariadenia je obmedzená a rozsah aplikácií je úzky.
Základ pre výber procesov
4.1 Výber procesu pre plynné hotové výrobky
Požiadavky na vysokú čistotu a vysoké výkony: Preferované sú kryogénne oddelenie vzduchu.
Požiadavky na čistotu s jedným plynom a strednou čistotou: Môže sa použiť adsorpcia membrány alebo adsorpcia výkyvu.
Požiadavka na čistotu malého zariadenia alebo kyslíka väčšia ako 90%: Preferuje sa kryogénna separácia vzduchu.
4.2 Výber procesu pre kvapalinové výrobky
Príprava kvapalných výrobkov vyžaduje nízku teplotu a nízkotlakové podmienky, takže kryogénna destilácia je jedinou uskutočniteľnou možnosťou. Iné metódy nemôžu dosiahnuť skvapalnenie plynu za nekryogénnych podmienok.
Záver a vyhliadky
Výber toku procesov pre jednotky oddelenia vzduchu musí byť založený na skutočných potrebách podniku, charakteristík produktu a ekonomických výhod. Oddelenie kryogénneho vzduchu je vhodné pre vysokú čistotu a produkciu rozsiahleho; Adsorpcia membránovej separácie a tlakovej výkyvnej adsorpcie sú vhodnejšie pre malé a stredné požiadavky na nízku čistotu. V budúcnosti budú s technologickým pokrokom procesy separácie vzduchu efektívnejšie a zachraňujú energiu. Chemické spoločnosti by mali naďalej venovať pozornosť rozvoju nových technológií a optimalizovať existujúce toky procesu, aby sa zlepšila efektívnosť výroby a konkurencieschopnosť trhu.
